“新工科”背景下研究生實踐創新能力培養的探索

黃利亞 羅振兵 鄧雄 黃敏超

摘? 要：“新工科”建設對人才培養提出了更高的要求，研究生作為新工科人才輸送的重要力量，需進一步加強研究生教育中實踐創新能力的培養。文章對“新工科”背景下研究生實踐創新能力培養進行了探索，總結了研究生實踐創新能力培養的方法與措施;針對工科研究生專業課程教學，探索建立了一種注重實踐創新能力的專業課程教學思路和方法，并在工科研究生專業課程教學中進行了探索與實踐。

關鍵詞：新工科;研究生;實踐;創新

中圖分類號：G640? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2019）25-0039-03

Abstract： The development of "emerging engineering" has set higher requirements for personnel training. As an important force of personnel training of new engineering， graduate students need to further strengthen their practical and innovative ability in graduate education. This paper explores the cultivation of the practical and innovative ability of postgraduates In the context of "new engineering"， and summarizes the methods and measures for the cultivation of the practical and innovative ability of postgraduates; based on a specialized engineering course， a teaching idea and method， focusing on the practical and innovative ability was put forward， which was tested in the practical teaching.

Keywords： emerging engineering; undergraduate students; practice; innovation

我國擁有世界上最大規模的工程教育，為實現我國創新驅動發展提供了堅實的基礎。“中國制造2025”、“互聯網+”、“一帶一路”等重大戰略的實施，推動了以新技術、新業態、新產業為特點的新經濟的發展，要求工程技術人才具有更高的創新能力和跨界整合能力[1]。為推動工程教育改革創新，2017年2月，教育部發布了《教育部高等教育司關于開展“新工科”研究與實踐的通知》，希望各地高校開展“新工科”的研究實踐活動，深化工程教育改革，推進“新工科”的建設與發展[1-3]。

相對于傳統的工科人才，未來新興產業和新經濟需要工程實踐和創新能力更強、具備國際競爭力的高素質復合型新工科人才。研究生作為新工科人才輸送的重要力量，為適應“新工科”背景下的人才培養需求，需要在研究生教育中的專業和課程邊界設計、培養方案、課程重構、教學模式和方法等方面做出新的探索。特別是對于學生創新能力的培養，需要結合研究生專業課程、論文研究和項目實踐等環節進行加強和引導[4-7]。本文總結了國內外一些知名高校研究生實踐創新能力培養的方法與措施，通過教學要素設計探索建立了一種注重實踐創新能力的專業課程教學思路和方法，并在工科研究生專業課程教學中進行了探索與實踐。

一、實踐創新能力培養的方法與措施

研究生是高校科研學術活動的中堅力量，研究生在學習的同時還需接受從事科研的基本訓練，培養學生獨立的實踐創新能力。在研究生培養過程中，本文總結了國內外一些知名高校采取了各具特色的方法與措施，加強學生獨立的實踐創新能力：

（一）開設教學與科研相結合的課程

麻省理工學院允許研究生開展獨立研究，并給予技術、資金、政策管理方面的支持，另外還把各學科的科研方法論作為一門專業必修課，學生在正式開展論文研究前先學習科學研究方法論，培養學生獨立從事科學研究的能力;斯坦福大學在專業課里設置一定數量的研究課程之外， 還要求碩士生完成一定學分的實踐環節，其中包括獨立研究、研究生助教活動、職前訓練，博士生也要完成少量學分的研究生助教活動;加州大學伯克利分校要求其碩士研究生在必修的獨立研究課程外，還要求一定學分的實踐環節，為博士研究生設置了教學輔修課，讓博士生在教學實踐中鍛煉能力[8]。

（二）開設討論課，鼓勵學生思考和討論

對于討論課，研究生需先在課前作好充分的準備，然后在課堂上針對需解決的問題，由學生和老師一起討論解決。這種討論課可以培養學生的主動參與意識和獨立思考能力，而且學生在課前準備并查閱相關資料的過程中，可以加深對所討論專題和內容的理解。在討論課上，學生可以提出對問題的不同見解，教師對學生提出見解加以鼓勵和引導，這其中經常會伴隨學術爭論，而這種爭論可進一步加深學生對專業知識的理解，同樣可以激發學生的創造性，學生參加討論課的表現也會作為學期評分的一個重要參考。

（三）開設共享專業課程，實現研究生課程與本科生課程的銜接

結合本科生和研究生教學，開設部分共享專業課程，這一方面有利于學習興趣較強的本科生進行深入學習，另一方面也可以使研究生根據碩士和博士階段的論文選題方向，以及自身的專業知識水平，或者是跨專業的研究生，有更多的基礎專業課程選擇，進一步實現了課程資源的高效利用。共享專業課程可同時供本科生和研究生選修，學生根據自身能力選擇相應難度系數的課程。在學位要求中，本科生只需選擇少量高難度系數的課程，研究生需要選擇較多的高難度系數課程。

（四）修課形式多樣化

在必修的課程計劃基礎上增加多種的選修課程，并保證課程學習具有一定的靈活性。如麻省理工學院的研究生課程教學中具有如下特點：一定數量的必修課和大量的選修課;有獨立的學習時間，即在一段時間內，學生可自行計劃自己要學的課程;有單獨的課程學習計劃，研究生可根據自己的興趣制定出符合自己需要的個人課程學習計劃，可以選修跨專業、跨學科甚至跨系的課程[9-12]。

二、注重實踐創新能力的專業課程教學

近年來，各大高校對學生實踐創新能力的培養日益重視，很多高校建立了專門的實踐教學場所。國防科技大學建立了國家級實踐教學示范中心和虛擬仿真實驗教學中心，北京航空航天大學建立了航空航天實驗教學中心，哈爾濱工業大學建立了飛行器控制實驗教學中心，南京航空航天大學建立了航空工程實驗教學中心，西北工業大學建立了國家級航空實驗教學中心。依托這些實驗教學中心開展實驗實踐教學，有效加深了學生對專業理論知識的理解，培養了學生的工程實踐和創新能力。在“新工科”背景下，為進一步實現工科研究生專業課程教學中的實踐創新能力培養，本文將理論教學與實踐教學深度融合，通過教學要素設計（課程內容、教學方法、作業訓練、課題型實踐訓練等），探索建立一種注重實踐創新能力的專業課程教學思路和方法，總結基于課程理論和實踐教學的研究生實踐創新能力培養思路。

在專業課程的課程內容和教學方式設計中，結合課程教學大綱要求，針對各章節知識點，以工程實踐中要解決的問題為中心，牽引教學內容中相應的基礎理論與方法，注重學生的獨立活動，著眼于學生的思維能力培養;課程講授過程中，根據知識點本身的特性，在“傳遞——接受式”和“啟發式”教學方式基礎上，適當引入“討論式”和“案例式”教學方法。在教師承擔的相關科研項目中，選取蘊含相應知識點的典型案例，通過對案例的分析，使學生通過工程實踐中的具體問題，鞏固對課程理論知識的理解。“討論式”教學中，注重學生的獨立主體性，學生在課前進行學習，教師在課前擬定問題和討論的基本思路，在課堂上根據一定假設或條件提出問題，然后組織學生按一定層次對問題進行思索，對于問題所在情境可能出現的現象進行適當引入，獲得解決問題的方法和結果，再通過推導或者實驗進行驗證，最后總結問題解決過程中的規律。

根據教學進度和教學目標需求，在每次課程后、下次課程前設置作業訓練，以鞏固學生對知識點的理解和掌握。作業訓練要求每名學生獨立完成，作業注重對學生求解和思維過程的訓練，以及對知識點細節的考核。學生在教學周期內需完成一項課題型實踐訓練，以3～5人為一組分組協作完成，課題命題結合每章課程的重要知識點進行設置，課題數量以分組數的1.5～2倍按不同級別的難易程度進行劃分，命題一般在工程實踐中提取，同時注重學生創新思維的發揮，包括理論設計、數值計算和實驗項目三類，每組可在發布的課題中選擇一題（一般各組不重復選擇），課題需在課程的教學周期內完成。課題型實踐訓練進行過程中，將每組學生作為獨立主體，教師適當引導，完成課題策劃、方案、實施、討論與總結，以培養學生的工程實踐能力，并通過團隊實踐強化集成創新意識和工程理念。

三、以《沖壓推進技術》為例的教學實踐

以《沖壓推進技術》工科研究生課程實踐化教學為例，在專業課程教學中進行研究生實踐創新能力培養探索與實踐。《沖壓推進技術》課程是航空宇航科學與技術等學科的專業課程，為學生開展沖壓發動機內部工作過程研究、沖壓發動機設計和研制奠定必要的理論與技術基礎。課程主要闡述沖壓發動機的結構組成、工作過程、性能參數計算方法，重要部件的工作理論和設計方法，以及幾種主要類型沖壓發動機的工作原理和關鍵技術。該課程面向應用，貼近工程實踐，強調理論與實踐結合，應用理論知識分析實際問題。

針對《沖壓推進技術》課程，應用注重實踐創新能力的專業課程教學思路和方法，在課程內容、教學方法、作業訓練、課題型實踐訓練等教學要素中進行優化設計。在課程教學中，以問題為引導，采用“互動式”、“啟發式”教學方法，注重引入工程實踐中的實例。如為了解沖壓發動機以及相關發動機類型、結構和特點，帶領學生到發動機陳列室結合實物進行現場近距離的學習;在沖壓發動機理論性能計算方法學習中，引入教師承擔的科研項目，結合正在開展的沖壓發動機試驗數據分析，計算試驗發動機工況下的理論性能。在課題型實踐訓練中，根據各章節的重要知識點，一部分在工程實踐中提取課題命題，另一方面也注重拓展學生的創新思維。如在超聲速進氣道一章中，要求學生根據性能參數要求，設計混壓式二元超聲速進氣道，并通過數值計算驗證設計結果，如圖1所示;在固體火箭沖壓發動機一章中，要求學生根據發動機所采用的推進劑參數和發動機性能，設計發動機的主要工作參數和結構參數，通過發動機地面直連試驗考核設計結果;在新型沖壓發動機一章中，要求學生對沖壓發動機的某一部件進行優化設計，或者提出一種新型的沖壓發動機構型方案。

在課程測試考核中，一方面考核學生對理論基礎知識的掌握，另一方面注重對學生獨立的實踐創新能力的評估。課程考核成績按百分制，平時課堂互動占10%，課題型實踐訓練占20%，筆試占70%。其中，課題型實踐訓練結束后統一進行匯報答辯，由小組成員進行PPT匯報，并回答老師和學生的問題，根據課題的完成情況和問題答辯情況進行打分評估。

四、結束語

為適應“新工科”背景下的人才培養需求，本文對工科研究生實踐創新能力培養方式和思路進行了分析和探索。總結了國內外一些知名高校研究生實踐創新能力培養的方法與措施，可采取開設教學與科研相結合的課程、開設討論課、開設共享專業課程以及修課形式多樣化等方法加強研究生實踐創新能力的培養。針對工科研究生專業課程教學，將理論教學與實踐教學深度融合，通過教學要素設計（課程內容、教學方法、作業訓練、課題型實踐訓練等），探索建立了一種注重實踐創新能力的專業課程教學思路和方法，并在《沖壓推進技術》工科研究生課程中進行了探索與實踐。

參考文獻：

[1]高等教育司.教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知[Z].教高司函[2017]6號.

[2]張安富，劉超.“中國制造2025”背景下的新工科構建[J].中國大學教學，2019，9：21-23.

[3]費翔.新工科建設背景下高校工程人才培養芻論[J].教育評論，2017，12：17-22.

[4]付曉.“新工科”背景下中國高校國際化人才培養路徑探索[J].中國石油大學學報（社會科學版），2017，33（6）：97-102.

[5]陸國棟，李拓宇.新工科建設與發展的路徑思考[J].高等工程教育研究，2017，3：20-26.

[6]黃余安.雙語教學理論探討[J].教育探索，2005（4）：61-62.

[7]林健.引領高等教育改革的新工科建設[J].中國高等教育，

2017，13：40-43.

[8]趙明剛.美國高校的實踐教學模式評析[J].教育評論，2001（1）：156-158.

[9]姚利民.高校教學方法研究述評[J].大學教育科學，2010，1：20-29.

[10]趙韓強，趙樹凱，余沛明.淺談研究型大學的研究型教學模式[J].高等理科教育，2007，3：101-104.

[11]潘懋元.新時期中國高等教育的質量戰略[J].中國大學教學，2004（7）：4-8.

[12]王生鈺.關于教育思想討論中幾個問題的思考[J].中國大學教學，2002（2）：32-33.